Кезекті ток күшінің орташа шаршы мәнін өлшеу әдістері
True RMS converter
Кезекті тоқ өлшеуде RMS (шын орташа квадраттық) маңызды. Бұл сигналды тура тоққа айналдырып, дәлдікті арттырады. Синусоида емес сигналдарда қателіктер болуы мүмкін.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Айнымалы ток өлшеу үшін сигнал көбінесе эквивалентті мәнді тікелей токқа, яғни квадраттың орташа түбіріне (RMS) түрлендіріледі. Қарапайым құралдар мен сигнал түрлендіргіштер бұл түрлендіруді сигналды орташа түзетілген мәнге сүзу және түзету коэффициентін қолдану арқылы жасайды. Қолданылған түзету коэффициентінің мәні тек сигнал синусоида болғанда ғана дұрыс болады. Шынайы RMS қисықтың квадратының орташасының квадрат түбіріне пропорционалды, абсолюттік мәннің орташасына емес, дұрыс мәнді ұсынады. Кез келген толқын үшін осы екі орташаның арақатынасы тұрақты болады және көптеген өлшемдер (номиналды) синустық толқындарда жасалғандықтан, түзету коэффициенті осы толқынды қабылдайды; бірақ кез келген бұрмалау немесе ығысу қателерге алып келеді. Мұны іске асыру үшін шынайы RMS түрлендіргішке күрделі схема қажет.
For the measurement of an alternating current the signal is often converted into a direct current of equivalent value, the root mean square (RMS). Simple instrumentation and signal converters carry out this conversion by filtering the signal into an average rectified value and applying a correction factor. The value of the correction factor applied is only correct if the input signal is sinusoidal. True RMS provides a more correct value that is proportional to the square root of the average of the square of the curve, and not to the average of the absolute value. For any given waveform, the ratio of these two averages is constant and, as most measurements are made on what are (nominally) sine waves, the correction factor assumes this waveform; but any distortion or offsets will lead to errors. To achieve this, a true RMS converter requires a more complex circuit.
Цифрлық RMS түрлендіргіштер
Егер толқын пішіні цифрланған болса, нақты RMS мәнін тікелей есептеуге болады. Көптеген цифрлық және компьютерлік осциллографтарда толқынның RMS мәнін беру функциясы бар. Түрлендірудің дәлдігі мен жолақ ені аналогтан цифрлыққа түрлендіруге толығымен байланысты. Көп жағдайларда, нақты RMS өлшемдері қайталама толқындарда жасалады, және мұндай жағдайларда цифрлық осциллографтар (және кейбір күрделі дискретті мультиметрлер) сигнал жиілігінен әлдеқайда жоғары дискретизация жиілігінде дискретизация жасай отырып, стробоскоптық эффект алуға мүмкіндік беретін өте жоғары жолақ еніне қол жеткізе алады.
If a waveform has been digitized, the correct RMS value may be calculated directly. Most digital and PC based oscilloscopes include a function to give the RMS value of a waveform. The precision and the bandwidth of the conversion is entirely dependent on the analog to digital conversion. In most cases, true RMS measurements are made on repetitive waveforms, and under such conditions digital oscilloscopes (and a few sophisticated sampling multimeters) are able to achieve very high bandwidths as they sample at much higher sampling frequency than the signal frequency to obtain a stroboscopic effect.
Жылу конвертерлері
Ауыспалы токтың тиімді шаршы мәні (RMS) оның жылу беру мәні деп те аталады, себебі ол бірқалыпты ток мәніне тең кернеу болып табылады, осылайша бірдей жылу эффектін алуға болады. Мысалы, егер 120 В AC RMS кедергісі бар жылыту элементіне қолданылса, ол 120 В DC қолданылғандағыдай дәл сол деңгейде қызады. Бұл принцип ертедегі жылу түрлендіргіштерінде пайдаланылған. Ауыспалы ток сигналы кішкентай жылыту элементіне қолданылады, ол термистормен үйлесімді болады, оны тұрақты ток өлшеу тізбегінде қолдануға болады. Бұл техника өте дәл емес, бірақ ол кез келген жиіліктегі кез келген толқынды өлшей алады (өте төмен жиіліктерден басқа, онда термистордың жылу сыйымдылығы тым кішкентай болып, температурасы тым көп өзгереді). Үлкен кемшілігі – төмен кедергісі: яғни, термисторды қыздыруға жұмсалатын қуат өлшеніп жатқан тізбектен алынады. Егер өлшеніп жатқан тізбек жылыту тогын көтере алса, жылыту элементінің кедергісі белгілі болғандықтан, эффектті түзету үшін өлшеуден кейін есептеу жасау мүмкін. Егер сигнал әлсіз болса, алдын ала күшейткіш қажет, ал құралдың өлшеу мүмкіндіктері осы күшейткішпен шектеледі. Радиожиіліктік (RF) жұмыстарда төмен кедергі міндетті түрде кемшілік емес, себебі 50 Омдық жетектеу және тоқтату кедергілері кеңінен қолданылады. Жылу түрлендіргіштері сирек кездеседі, бірақ оларды әлі де радио әуесқойлары мен хоббистер пайдаланады, олар ескі, сенімсіз құралдың жылу элементін алып тастап, оны өздерінің қазіргі заманғы дизайнына енгізе алады. Сонымен қатар, өте жоғары жиіліктерде (микротолқынды) RF қуат өлшегіштері әлі де RF энергиясын кернеуге түрлендіру үшін жылу әдістерін қолданады. Жылуға негіделген қуат өлшегіштері миллиметрлік толқынды (MMW) RF жұмысы үшін стандарт болып табылады.
The RMS value of an alternating current is also known as its heating value, as it is a voltage which is equivalent to the direct current value that would be required to get the same heating effect. For example, if 120 V AC RMS is applied to a resistive heating element it would heat up by exactly the same amount as if 120 V DC were applied. This principle was exploited in early thermal converters. The AC signal would be applied to a small heating element that was matched with a thermistor, which could be used in a DC measuring circuit. The technique is not very precise but it will measure any waveform at any frequency (except for extremely low frequencies, where the thermistor's thermal capacitance is too small so that its temperature is fluctuating too much). A big drawback is that it is low impedance: that is, the power used to heat the thermistor comes from the circuit being measured. If the circuit being measured can support the heating current, then it is possible to make a post measurement calculation to correct the effect, as the impedance of the heating element is known. If the signal is small then a pre amplifier is necessary, and the measuring capabilities of the instrument will be limited by this pre amplifier. In radio frequency (RF) work, the low impedance is not necessarily a drawback since 50 ohm driving and terminating impedances are widely used. Thermal converters have become rare, but are still used by radio hams and hobbyists, who may remove the thermal element of an old unreliable instrument and incorporate it into a modern design of their own construction. Additionally, at very high frequencies (microwave), RF power meters still use thermal techniques to convert the RF energy to a voltage. Thermal based power meters are the norm for millimeter wave (MMW) RF work.